مبانی سیستم های اطلاعاتی پایگاه داده.

طرح.

1. مفاهیم اساسی.

2. طبقه بندی پایگاه های داده.

3. مدل های داده.

4. اشیاء اطلاعاتی و ارتباطات.

5. طراحی پایگاه داده.

6. ترکیب فایل پایگاه داده. معماری DBMS

7. پیوند جداول. یکپارچگی داده.

8. انواع درخواست ها. ساختار درخواست

مفاهیم اساسی.

در تاریخ توسعه فناوری رایانهدو جهت اصلی کاربرد آن وجود داشت.

اولین مورد شامل انجام محاسبات عددی بزرگ است که انجام آنها به صورت دستی دشوار یا غیرممکن است. توسعه این منطقه به تسریع توسعه روش ها کمک کرده است مدل سازی ریاضی، روش های عددی، زبان های برنامه نویسی سطح بالا، برای ارائه راحت الگوریتم های محاسباتی طراحی شده است.

جهت دوم با استفاده از فناوری رایانه برای ایجاد، ذخیره و پردازش مقادیر زیادی داده مرتبط است. چنین مشکلاتی حل می شود سیستم های اطلاعاتی(است). اینها عبارتند از جستجو، مرجع، سیستم های بانکی, سیستم های خودکارمدیریت سازمانی

مشکلات نوع اول با حجم زیاد مشخص می شوند کار محاسباتیبا نیازهای حافظه نسبتاً کمی. برعکس، وظایف نوع دوم به حجم زیادی نیاز دارد حافظه خارجیبا محاسبات نسبتا کوچک حوزه دوم کاربرد کمی دیرتر از مورد اول بوجود آمد. این به این دلیل است که در مراحل اول حافظه خارجی سیستم های محاسباتی ناقص بود، یعنی. ذخیره سازی امنحجم زیادی از داده ها امکان پذیر نبود.

برای تسهیل پردازش اطلاعات، سیستم های اطلاعاتی ایجاد می شوند. سیستم اطلاعات یک مجموعه سخت افزاری و نرم افزاری است که اجرای آن را تضمین می کند توابع زیر:

· ورودی داده در مورد اشیاء برخی موضوع;

· ذخیره سازی قابل اعتماد و حفاظت از داده ها در حافظه خارجی سیستم کامپیوتری.

· اضافه کردن، حذف، تغییر داده ها.

· مرتب سازی و بازیابی داده ها بر اساس درخواست های کاربر.

· انجام تحولات اطلاعاتی خاص برای یک حوزه موضوعی معین.

· ارائه کاربران رابط کاربر پسند; خلاصه سازی و گزارش دهی

حجم داده در یک IS می تواند به میلیاردها بایت برسد. از این رو نیاز به دستگاه هایی است که مقادیر زیادی داده را در حافظه خارجی ذخیره کنند. تعداد کاربران IS می تواند به ده ها هزار نفر برسد که مشکلات زیادی در پیاده سازی ایجاد می کند. الگوریتم های کارآمدعملکرد IS این وظایف با موفقیت حل می شوند اگر داده ها وارد شوند سیستم اطلاعات ساختار یافته.

مثالداده های ساخت یافته - گروه دانش آموزی. هر یک از اعضای گروه از بسیاری جهات فردی هستند و می توان آنها را مشخص کرد طرف های مختلف. اما دفتر ریاست به احتمال زیاد به داده های زیر علاقه مند خواهد شد (حوزه موضوعی): نام خانوادگی، نام، نام خانوادگی، دوره، نام گروه، مجموعه نمرات در رشته های مورد مطالعه. بنابراین، از کل داده های مختلف، فقط برخی انتخاب می شوند، به عنوان مثال. یک مدل اطلاعاتی از شی ایجاد می شود. داده ها بر اساس ترتیب ظاهر شدنشان، با توجه به انواع داده ها (فرمت های) مورد استفاده سازماندهی می شوند، پس از آن می توان آنها را توسط یک ماشین خودکار که یک کامپیوتر است، پردازش کرد.

مجموعه ای از داده های مرتبط به هم نامیده می شود ساختار داده ها. مجموعه ای از داده های ساختاریافته مربوط به یک حوزه موضوعی نامیده می شود پایگاه داده (DB) . مجموعه ای از برنامه هایی که توابع IS را در یک پایگاه داده به شکل کاربر پسند پیاده سازی می کنند نامیده می شود سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS). برنامه هایی که پردازش داده های خاصی را در پایگاه داده انجام می دهند یک بسته را تشکیل می دهند برنامه های کاربردی(PPP). بنابراین، می توانیم نتیجه بگیریم که IPیک انجمن سازمانی است سخت افزار(AO)، یک یا چند پایگاه داده (DB)، سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) و بسته های نرم افزار کاربردی (APP).

طبقه بندی پایگاه های داده

با توجه به تکنولوژی پردازشپایگاه های داده به دو دسته متمرکز و توزیع شده تقسیم می شوند.

متمرکزپایگاه داده به طور کامل در حافظه یک سیستم کامپیوتری ذخیره می شود. اگر سیستم بخشی از یک شبکه باشد، دسترسی به این پایگاه داده سایر سیستم ها امکان پذیر است.

توزیع شده استیک پایگاه داده شامل چندین پایگاه داده، احتمالاً همپوشانی یا تکراری است که در حافظه سیستم های کامپیوتری مختلف متصل به یک شبکه ذخیره می شود.

بر اساس روش دسترسی به داده ها، پایگاه های داده به دسترسی محلی و از راه دور (شبکه) تقسیم می شوند.

دسترسی محلی فرض می کند که DBMS یک پایگاه داده را پردازش می کند که در همان سیستم کامپیوتری ذخیره شده است.

دسترسی از راه دور - این دسترسی به پایگاه داده ای است که در یکی از سیستم های موجود در آن ذخیره می شود شبکه کامپیوتری. دسترسی از راه دور می تواند بر اساس فایل-سرور یا سرویس گیرنده-سرور انجام شود.

معماری فایل سرورشامل تخصیص یکی از رایانه های شبکه (سرور) برای ذخیره یک پایگاه داده متمرکز است. تمام رایانه های دیگر در شبکه (کلاینت ها) نقش ایستگاه های کاری را بازی می کنند که قسمت مورد نیاز پایگاه داده متمرکز را در حافظه خود که در آن پردازش انجام می شود، کپی می کنند. با این حال، با شدت زیاد درخواست ها به پایگاه داده متمرکز، بار روی کانال های شبکه افزایش می یابد که منجر به کاهش عملکرد IS به عنوان یک کل می شود.

معماری سرویس گیرنده-سرورفرض می کند که یک سرور اختصاص داده شده برای ذخیره سازی یک پایگاه داده متمرکز، درخواست های مشتری را نیز پردازش می کند. مشتریان داده های پردازش شده قبلی را از طریق شبکه دریافت می کنند. با توجه به استفاده گسترده از پایگاه های داده در بیشتر مناطق مختلف، V اخیرامعماری مشتری-سرور به صورت تکی نیز استفاده می شود سیستم های محاسباتی. در این مورد برنامه مشتری، که به داده هایی از پایگاه داده نیاز دارد، درخواستی را به سرور ارسال می کند - برنامه ای که نگهداری پایگاه داده را مدیریت می کند، در یک ویژه زبان جهانیدرخواست ها. سرور به درخواست خود داده های برنامه را که نتیجه جستجو در پایگاه داده است ارسال می کند. این روش راحت است زیرا برنامه مشتری نیازی به داشتن تمام عملکردهای نگهداری و نگهداری پایگاه داده ندارد. سرور مسئول است در نتیجه نوشتن برنامه های کلاینت ساده می شود و به علاوه هر تعداد مشتری می توانند به سرور دسترسی داشته باشند.

مدل های داده

برای پیاده سازی توابع اصلی در IS از آنها استفاده می شود اصول مختلفتوضیحات داده ها هسته هر پایگاه داده است مدل نمایش داده ها.

مدل دادهساختار منطقی داده های ذخیره شده در پایگاه داده (به عنوان مثال، معرفی برخی توافق نامه ها در مورد روش های ارائه داده ها) و روابط بین آنها را تعریف می کند.

مدل های اصلی ارائه داده ها عبارتند از:

بر اساس سلسله مراتب

· شبکه

· رابطه ای

· پسا رابطه ای

· چند بعدی

شی گرا

گسترده ترین مدل رابطه ایداده ها جهانی ترین هستند و مدل های دیگر را می توان به آن تقلیل داد.مدل داده های رابطه ای بر سازماندهی داده ها در قالب جداول دو بعدی متمرکز است.

مهمترین مفهوممدل های داده های رابطه ای است ذات. ذاتیک شی از هر ماهیت است که داده های مربوط به آن در پایگاه داده ذخیره می شود. داده های موجودات در جداول دو بعدی به نام ذخیره می شوند رابطه ای.

هر جدول رابطه ای باید داشته باشد خواص زیر:

· یک عنصر جدول - یک عنصر داده.

· هر ستون جدول حاوی داده هایی از همان نوع (عدد صحیح، عددی، متن و غیره) است.

هر ستون یک نام منحصر به فرد دارد.

تعداد ستون ها هنگام ایجاد جدول مشخص می شود.

· ترتیب رکوردها در یک رابطه می تواند دلخواه باشد.

· ورودی ها نباید تکرار شوند.

· تعداد رکوردها در یک رابطه محدود نیست.

اشیاء، روابط و روابط آنها در قالب ارائه شده است جداول. ساخت رسمی جداول با مفهوم اساسی مرتبط است نگرش(مدت، اصطلاح رابطه ایمی آید از کلمه انگلیسی رابطه- نگرش).

برای مجموعه های محدود دلخواه M 1، M 2، ...، M N، مجموعه تمام مجموعه های ممکن شکل (μ 1، μ 2، ...، μ Ν)، که در آن μ 1 Є M 1، μ 2 Є M 2، ...، μ Ν Є M N آنها را محصول دکارتی M 1 × M 2 ×...×M N می نامند. نسبت Rتعریف شده بر روی مجموعه M 1, M 2, ..., M N زیر مجموعه ای از محصول دکارتی M 1 × M 2 ×... × M N نامیده می شود. در این حالت مجموعه های M 1، M 2، ...، M N نامیده می شوند دامنه هاروابط، و عناصر محصول دکارتی هستند در چند تاییارتباط. عدد N تعیین می کند درجهروابط، تعداد تاپل ها - آن است قدرت.

در یک جدول رابطه‌ای، هر ستون یک دامنه است نام جایگزین رشته، و مجموعه عناصر هر ردیف یک تاپل (یا رکورد).

خط سرصفحه نامیده می شود نمودار رابطه.

مثلا، طرح رابطه STUDENT می تواند به صورت زیر باشد:

STUDENT (نام خانوادگی، نام، نام سرپرست، دانشکده، دوره، گروه)، در اینجا STUDENT یک رابطه است و نام خانوادگی، نام و غیره. - ویژگی های.

در رابطه با هر کدام نمونه خاصموجودیت با رشته ای به نام نمایش داده می شود موتورسیکلت(یا ضبط).

جدول زیر نشان دهنده رابطه STUDENT است

نام خانوادگی	نام	نام خانوادگی	دانشکده	خوب
ایوانف	ایوان	ایوانوویچ	IEF
پتروف	پیتر	پتروویچ	RTF
سیدوروف	آنتون	اگوروویچ	VT

کلید اصلییک رابطه یک فیلد یا گروهی از فیلدها است که به طور منحصر به فرد یک رکورد را مشخص می کند. در رابطه STUDENT، کلید اصلی می تواند قسمت LAST NAME باشد، اگر در همه چیز همنام وجود نداشته باشد، این خواهد بود سادهکلید اگر همنام وجود داشته باشد، مجموعه ای از فیلدها - نام خانوادگی، نام، نام خانوادگی - ایجاد می شود کامپوزیتکلید اصلی در عمل، رشته‌ای که در آن مسابقات به وضوح حذف می‌شوند، معمولاً به عنوان یک میدان کلیدی انتخاب می‌شوند.

برای مثال مورد بررسی، چنین فیلدی می‌تواند شماره کتاب رکورد دانش‌آموز باشد.

خواصکلید اصلی:

· منحصر به فرد بودن - فقط یک کلید اصلی را می توان به یک جدول اختصاص داد؛ فیلدهای یک کلید ترکیبی را می توان تکرار کرد، اما نه همه.

· غیر افزونگی - نباید هیچ فیلدی وجود داشته باشد که با حذف از کلید اصلی، منحصر به فرد بودن آن را نقض نکند.

· کلید اصلی نباید شامل فیلدهای نوع، نظر و گرافیک باشد.

برای جلوگیری از رکوردهای تکراری، آنها به جداول پیوند می خورند. به عنوان مثال، اگر در رابطه STUDENT لازم باشد دانشگاهی که در آن تحصیل می کند توضیح داده شود، در نگاه اول می توان رشته های STUDENT (FAST NAME، FIRST NAME، PATTERNAL NAME) را در این رابطه لحاظ کرد. دانشکده، دوره، گروه، نام دانشگاه، آدرس). اما هنگام پر کردن چنین جدولی ، برای هر دانش آموز باید نام نسبتاً طولانی دانشگاه و آدرس آن را مشخص کنید که ناخوشایند است. علاوه بر این، هرگونه خطای جزئی در ورود به این فیلدها منجر به نقض قوام پایگاه داده خواهد شد. به عنوان مثال، خطا در آدرس یک دانشگاه باعث می شود که دو دانشگاه با یک نام و آدرس های متفاوت در پایگاه داده ظاهر شوند. در این صورت به صورت زیر عمل کنید: فیلد "کد دانشگاه" (عدد صحیح) را در رابطه STUDENT وارد کنید و یک رابطه دیگر UNIVERSITY (کد دانشگاه، نام، آدرس) اضافه کنید. سپس رابطه STUDENT و UNIVERSITY توسط فیلد "کد دانشگاه" به هم مرتبط می شود.

دانشجو (نام فوری، نام، نام سرپرست، دانشکده، دوره، گروه، کد دانشگاه)

دانشگاه (کد دانشگاه، نام، آدرس، تلفن)

هنگام کار با چنین جداول، فقط داده های موجود در قسمت "کد دانشگاه" را می توان تکرار کرد و همه اطلاعات لازمدر مورد دانشگاه را می توان از دانشگاه رابطه گرفت. لطفا توجه داشته باشید که به جای وارد کردن یک عدد صحیح در قسمت "کد دانشگاه" نام بلند، خطاهای بسیار کمتری را به همراه خواهد داشت. در رابطه با دانشگاه فیلد «کد دانشگاه» کلید اصلی و در رابطه با دانشجو فیلد «کد دانشگاه» کلید خارجی خواهد بود.

برای اتصال جداول رابطه ای باید فیلدهایی از یک نوع را در هر دو جدول وارد کنید که رابطه بین رکوردهای هر دو جدول را مشخص می کند. انواع مختلفی از روابط وجود دارد: "یک به یک"، "یک به بسیاری"، "بسیار به بسیاری". در مثال بالا، یک رابطه یک به چند برقرار شد، i.e. یک ورودی در جدول UNIVERSITY با بسیاری از ورودی های جدول STUDENT مطابقت دارد.

اشیاء اطلاعاتی و ارتباطات.

شی اطلاعاتیتوصیف یک شی، فرآیند یا پدیده واقعی در قالب مجموعه ای از ویژگی های آن است ( عناصر اطلاعاتی) نامیده شد جزئیات. یک شی اطلاعاتی از یک ساختار خاص (ترکیب مورد نیاز) یک نوع (کلاس) را تشکیل می دهد که یک نام منحصر به فرد به آن اختصاص می یابد. یک شی اطلاعاتی با ویژگی های خاص، نمونه نامیده می شود. هر نمونه با تعیین یک ویژگی کلیدی (کلید) شناسایی می شود. جزئیات یکسان در اشیاء اطلاعاتی مختلف می تواند کلیدی و توصیفی باشد. یک شی اطلاعاتی می تواند چندین کلید داشته باشد.

مثال. شی اطلاعات STUDENT دارای شرایط زیر است: عدد(شماره کتاب نمره یک جزئیات کلیدی است)، نام خانوادگی, نام, نام خانوادگی, تاریخ تولد, کد محل آموزش. شی اطلاعات مشخصات شخصی: شماره دانشجویی, آدرس خانه, شماره گواهی O آموزش متوسطه, وضعیت خانوادگی , فرزندان. شی اطلاعات STUDY PLACE شامل جزئیات، کد(لوازم کلیدی)، نام دانشگاه, دانشکده, گروه. شی اطلاعاتی TEACHER: کد(لوازم کلیدی)، بخش, نام خانوادگی, نام, نام خانوادگی, مدرک تحصیلی, عنوان آکادمیک, عنوان شغلی.

روابطی که بین اشیاء واقعی وجود دارد در مدل های اطلاعاتی به این صورت تعریف می شوند ارتباطات . سه نوع اتصال وجود دارد: یک به یک (1:1), یک به بسیاری(1:∞) و بسیاری از بسیاری (∞:∞).

ارتباط یک به یک تعیین می کند که یک نمونه از شی اطلاعات X با بیش از یک نمونه از شی اطلاعات Y مطابقت ندارد و بالعکس.

مثال. اشیاء اطلاعاتی STUDENT و PERSONAL PROFILE در یک رابطه یک به یک مرتبط خواهند بود. هر دانش آموز دارای داده های منحصر به فرد خاصی در پرونده شخصی خود است.

هنگام تماس یک به بسیاری یک نمونه از شی اطلاعاتی X می تواند با هر تعداد نمونه از شی اطلاعاتی Y مطابقت داشته باشد، اما هر نمونه از شیء Y حداکثر با یک نمونه از شی X مرتبط است.

مثال. یک رابطه یک به چند باید بین اشیاء اطلاعاتی PLACE OF STUDY و STUDENT برقرار شود. محل تحصیل یکسان ممکن است بارها برای دانش آموزان مختلف تکرار شود.

ارتباط بسیاری از بسیاری فرض می کند که یک نمونه از شی اطلاعاتی X با هر تعداد نمونه از شی Y مطابقت دارد و بالعکس.

مثال. اشیاء اطلاعاتی STUDENT و TEACHER یک رابطه چند به چند دارند. هر دانش آموز از معلمان زیادی یاد می گیرد و هر معلم به دانش آموزان زیادی آموزش می دهد.

در Access، می توانید سه نوع رابطه بین جداول تعریف کنید: یک به بسیاری, بسیاری از بسیاریو یک به یک. ارتباط یک به بسیاریرایج ترین نوع رابطه بین جداول است. اتصالات بسیاری از بسیاریتنها با کمک یک جدول سوم (پیوند دهنده) اجرا می شود که کلید آن شامل، توسط حداقل، دو فیلد که یکی با جدول X و دیگری با جدول Y مشترک است رابطه یک به یکاغلب استفاده نمی شود، زیرا چنین داده هایی را می توان در یک جدول قرار داد. ارتباط با نگرش یک به یکبرای پارتیشن بندی جداول بسیار گسترده، جداسازی بخشی از جدول به دلایل امنیتی و ذخیره اطلاعات مربوط به زیر مجموعه ای از رکوردها در جدول اصلی استفاده می شود.

اطلاعات مربوطه.

انواع روابط بین اشیاء دامنه

روابط مبتنی بر تعدد می تواند چهار نوع باشد - "یک به یک"، "یک به چند"، "چند به چند"، "چند به یک".

رابطه یک به یک (1:1) زمانی وجود دارد که یک نمونه از یک شی با یک نمونه واحد از شی دیگر مرتبط باشد. این رابطه از چپ به راست و همچنین از راست به چپ منحصر به فرد است.

منجر می شود

مدیر سازمانی

یک رابطه یک به چند (1:M) زمانی وجود دارد که یک نمونه از یک شی اول با یک (یا چند) نمونه از یک شی دوم مرتبط باشد، اما هر نمونه از شی دوم تنها با یک نمونه از اولی مرتبط باشد. . رابطه از راست به چپ منحصر به فرد است.

شامل

ناحیه شهر

یک رابطه چند به چند (M:M) زمانی وجود دارد که یک نمونه از اولین شی با یکی یا مقدار زیادنمونه های دوم و هر نمونه از دوم با یک یا چند نمونه از اولی

دانشجو (نام خانوادگی، شماره کتاب نمره. دانشکده) موضوع (نام، تعداد ساعت)

رابطه چند به یک (M:1) شبیه رابطه یک به چند است. این رابطه فقط از چپ به راست منحصر به فرد است.

نام خانوادگی دانش آموز (M:1) شماره گروه

مدل مفهومی. مدلی از اشیاء با ویژگی هایی که آنها را توصیف می کند و روابط بین آنها نامیده می شود مدل مفهومی. این مدل اشیا و روابط آنها را بدون مشخص کردن نحوه ذخیره فیزیکی آنها نشان می دهد.

این به صورت گرافیکی در قالب یک نمودار ویژه ارائه شده توسط متخصص پایگاه داده آمریکایی چارلز باخمن ارائه شده است. در نمودارهای باخمن، اشیاء با رئوس یک نمودار ریاضی مشخص و اتصالات با قوس های نمودار نشان داده می شوند. بیایید، برای مثال، مدل داده های تدارکات را در نظر بگیریم (شکل 48 را ببینید).

برنج. 48 نمونه طراحی مدل مفهومی

این مدل از سه شی تشکیل شده است: تامین کننده، سفارش، محصول رابطه موجود بین اشیاء تامین کننده و سفارش قدرت یک به چند را دارد، زیرا هر سفارش به یک تامین کننده انجام می شود، اما می توان چندین سفارش را به یک عرضه کننده انجام داد. تامین کننده. رابطه بین اشیاء Order و Product دارای قدرت چند به چند است، زیرا یک سفارش شامل چندین محصول است و یک محصول می تواند در چندین سفارش ظاهر شود.

علاوه بر توصیف یک شی با ویژگی های آن، ارتباطات بین اشیاء با کلاس های مختلف در مدل اطلاعاتی ثبت می شود.

تمیز دادن 4 نوع ارتباط:

1: N (یک به بسیاری).

N:1 (بسیاری به یک).

N:N (بسیاری از بسیاری).

بعلاوه "نوع اتصال"مفهوم استفاده می شود "درجه اتصال". در مدل اطلاعاتی علاوه بر درجه اتصال، لازم است نشان داده شود وابستگی اتصال.

کلاس عضویت- نشان می دهد که آیا یک شی از یک کلاس باید یا نباید در ارتباطات با اشیاء کلاس دیگر شرکت کند یا خیر. کلاس عضویت یک شی می تواند مورد نیاز یا اختیاری باشد.

کلاس عضویت مورد نیاز

اگر همه اشیاء کلاس اول باید در ارتباط با اشیاء کلاس دوم شرکت کنند، کلاس عضویت اشیاء کلاس 1 نامیده می شود. اجباری.

کلاس عضویت اختیاری

اگر ممکن است برخی از اشیاء کلاس 1 در ارتباط با اشیاء کلاس 2 شرکت نکنند، کلاس عضویت اشیاء کلاس 1 نامیده می شود. اختیاری.

نمودارهای 8.ER و انواع آنها. مفاهیم ذات، اتصالات، صفات.

معلم درس را تدریس می کند.

این ارتباط را فعل "خوانده" می نامند.

رابطه بین اشیاء را می توان به دو روش نمایش با استفاده از نمودارهای ER بیان کرد.

نمودارER-کپی 🀄.

از شماره دوره می توان برای شناسایی منحصر به فرد دوره استفاده کرد.

نمودارER-نوع

نوع ارتباط 1 به 1.

کلاس عضویت شی برای هر دو P و K اختیاری است.

ذات- به عنوان برخی از موضوعات مورد علاقه در یک حوزه موضوعی معین تعریف می شود. این شی باید نمونه هایی داشته باشد که از یکدیگر متمایز باشند و به طور منحصر به فرد قابل شناسایی باشند.

به عنوان یک قاعده، در توصیف یک حوزه موضوعی، یک موجودیت به عنوان اسم تعیین می شود.

ارتباط- ارتباط بین دو یا چند موجودیت را نشان می دهد.

هنگام جستجوی اتصالات در توصیف یک منطقه موضوعی، باید عمدتاً بر این واقعیت تکیه کنید که ارتباط توسط فعل منعکس می شود.

صفت- دارایی یک نهاد

ویژگی های موجودیت "Teacher" عبارتند از شماره، نام کامل، تاریخ تولد، موقعیت.

کلید نهادیک ویژگی یا مجموعه ای از ویژگی ها است که برای شناسایی یک نمونه از یک موجودیت استفاده می شود.

کلید ارتباطی- مجموعه ای از کلیدهای موجودیت هایی که توسط این رابطه به هم متصل می شوند.

کلید اتصال "Reads" مجموعه ای از موجودیت های P و K است<НП, НК>.

به
هر معلم 1 درس تدریس می کند، هر دوره توسط یک معلم تدریس می شود.

هر معلم 1 درس تدریس می کند، هر دوره توسط بیش از یک معلم تدریس نمی شود.

هر دوره توسط یک معلم تدریس می شود. هر معلم بیش از یک درس تدریس نمی کند.

هر معلم چندین دوره را به طور همزمان تدریس می کند، اما هر دوره توسط بیش از یک معلم تدریس نمی شود.

هر معلم بیش از یک درس تدریس نمی کند؛ هر دوره می تواند توسط چند معلم تدریس شود.

9. شرح اشیاء پیچیده. اشیاء مرکب، عمومی، تجمیع شده

بر اساس درجه پیچیدگی، اشیاء ساده و پیچیده از هم متمایز می شوند.

شی ساده- شیئی که تقسیم ناپذیر تلقی می شود.

شیء پیچیده- یک شی که ترکیبی از اشیاء دیگر است که در ناحیه موضوع نیز تخصیص داده شده است.

مرحله دوم تجزیه و تحلیل دامنه انتخاب است اشیاء اطلاعاتی، وظیفه خواص لازمبرای هر شی، شناسایی ارتباطات بین اشیا، تعیین محدودیت های اعمال شده بر روی اشیاء اطلاعاتی، انواع ارتباطات بین آن، ویژگی های اشیاء اطلاعاتی.

هنگام انتخاب اشیاء اطلاعاتی، باید به تعدادی سوال پاسخ دهید:

1. داده های ذخیره شده در پایگاه داده را می توان به چه جداول تقسیم کرد؟

2. برای هر جدول چه نامی می توان گذاشت؟

3. کدام یک بیشتر هستند ویژگی های جالب(از دید کاربر) قابل تشخیص است؟

4. چه نام هایی را می توان به ویژگی های انتخاب شده اختصاص داد؟

در مورد ما، قرار است جداول زیر ایجاد شود (شکل 4):

اجازه دهید ارتباطات بین اشیاء اطلاعاتی را برجسته کنیم (شکل 5)

در طول این فرآیند، باید به سوالات زیر پاسخ داده شود:

1. چه نوع ارتباطی بین اشیاء اطلاعاتی وجود دارد؟

2. برای هر نوع رابطه چه نامی می توان گذاشت؟

3. چه هستند انواع ممکناتصالاتی که می توان بعدا استفاده کرد؟

تلاش برای ایجاد محدودیت بر روی اشیاء، ویژگی ها و ارتباطات آنها منجر به نیاز به پاسخ به سؤالات زیر می شود:

1. محدوده مقادیر مشخصه های عددی چقدر است؟

2. چه هستند وابستگی های عملکردیبین ویژگی های یک شی اطلاعاتی؟

3. چه نوع نمایشی با هر نوع رابطه مطابقت دارد؟

هنگام طراحی یک پایگاه داده، روابط بین اشیاء اطلاعاتی از سه نوع وجود دارد: "یک به یک"، "یک به بسیاری"، "بسیار به بسیاری" (شکل 6).

مثلا:

ساخت یک مدل مفهومی

که در موارد سادهبرای ساخت یک طرح مفهومی، از روش های سنتی تجمیع و تعمیم استفاده می شود. در طول تجمیع، اشیاء اطلاعاتی (عناصر داده) مطابق با روابط معنایی بین اشیا در یکی ترکیب می شوند. مثلا درس تاریخ پایه دهم در اتاق شماره 7 از ساعت 9:30 برگزار می شود. با استفاده از روش تجمیع، یک شیء اطلاعاتی (موجود) SCHEDULE با ویژگی های زیر ایجاد می کنیم: "کلاس"، "موضوع"، "دفتر"، "زمان". هنگام تعمیم، اشیاء اطلاعاتی (عناصر داده) در یک شیء عمومی ترکیب می شوند (شکل 7):

انتخاب مدل در درجه اول به دلیل ماهیت حوزه موضوعی و الزامات پایگاه داده تعیین می شود. یکی دیگر از شرایط مهم استقلال مدل مفهومی از DBMS است که باید پس از ساخت نمودار مفهومی انتخاب شود.

مدل‌های رابطه نهادی، که توانایی نمایش ساختار و محدودیت‌های دنیای واقعی و سپس تبدیل آنها را مطابق با قابلیت‌های DBMS‌های صنعتی فراهم می‌کنند، بسیار رایج هستند.

ماهیت به عنوان محتوای اصلی پدیده، فرآیند یا شیئی است که اطلاعات مربوط به آن برای پایگاه داده جمع آوری می شود. یک موجود می تواند یک مکان، یک چیز، یک شخص، یک پدیده و غیره باشد. در این مورد، بین نوع موجودیت و نمونه موجود تمایز قائل می‌شود. نوع موجودیت معمولاً به عنوان مجموعه ای از اشیاء همگن در نظر گرفته می شود که به عنوان یک کل عمل می کنند. مفهوم "نمونه موجودیت" به یک آیتم خاص اشاره دارد. مثلا:

نوع نهاد - دانشجو

نمونه نهاد - ایوانف، پتروف، سیدوروف و غیره.

در مثال ما، مدرسه، کلاس، افراد، دانش آموزان، معلمان، نمرات موجودیت هستند. بیایید ارتباطات بین موجودیت ها را تحلیل کنیم (شکل 8).

اکنون می توانید به طراحی نمودار اطلاعاتی (مفهومی) پایگاه داده (ویژگی های موجودیت در نمودار نشان داده نشده است) ادامه دهید (شکل 9).

متعلق است		مدرسه
کلاس		مطالعات		دانشجو
آثار				مطالعات
معلم		آموزش می دهد		مورد
			امتحان
			بیانیه

طراحی منطقی

طراحی منطقی یک مرحله ضروری هنگام ایجاد پایگاه داده است. وظیفه اصلی طراحی منطقی توسعه یک نمودار منطقی متمرکز بر سیستم مدیریت پایگاه داده انتخاب شده است. فرآیند طراحی منطقی شامل مراحل زیر است:

1. انتخاب DBMS خاص;

2. نگاشت نمودار مفهومی به مدار منطقی;

3. انتخاب یک زبان دستکاری داده ها.

انتخاب یک DBMS خاص

یکی از معیارهای اصلی برای انتخاب یک DBMS ارزیابی این است که مدل داده داخلی پشتیبانی شده توسط سیستم تا چه حد قادر به توصیف طرح مفهومی است. سیستم های مدیریت پایگاه داده متمرکز بر کامپیوترهای شخصی، معمولاً از رابطه یا پشتیبانی می کنند مدل شبکهداده ها. اکثریت قریب به اتفاق DBMS های مدرن رابطه ای هستند.

طراحی پایگاه داده بر اساس مدل رابطه ای دارای تعدادی است مزایای مهمجلوتر از مدل های دیگر

· استقلال ساختار منطقی از نمایش فیزیکی و کاربری.

· انعطاف پذیری ساختار پایگاه داده - راه حل های طراحی توانایی توسعه دهنده پایگاه داده را برای انجام طیف گسترده ای از پرس و جوها در آینده محدود نمی کند.

از آنجایی که مدل رابطه ای نیازی به توصیف همه ندارد اتصالات احتمالیبین داده‌ها، توسعه‌دهنده می‌تواند متعاقباً در مورد هر رابطه منطقی موجود در پایگاه داده سؤال کند، و نه فقط روابطی که در ابتدا برنامه‌ریزی شده بودند.

پایگاه داده به عنوان یک مدل اطلاعات دامنه

هر حوزه موضوعی را می توان به عنوان یک میدان اطلاعاتی پویا در نظر گرفت که ویژگی های اشیاء، روابط آنها، جریان اطلاعات بین آنها و غیره را پوشش می دهد. تغییراتی که در حوزه موضوعی رخ می دهد منجر به تولید می شود اطلاعات جدیدعناصر اطلاعاتی جدید یا تغییرات آنها، که به ما امکان می دهد در مورد یک زمینه اطلاعاتی و علاوه بر آن یک حوزه اطلاعاتی پویا صحبت کنیم. اما این سوال را ایجاد می کند که چگونه فیلد اطلاعاتی حوزه موضوع نمایش داده می شود فضای اطلاعاتیپایگاه‌های اطلاعاتی یا به عبارت دیگر، چه مولفه‌هایی از حوزه موضوعی و تا چه حد در پایگاه‌های اطلاعاتی منعکس می‌شوند.

پایگاه داده است مدل اطلاعاتیموضوع.

مدل اطلاعات اشیاء و روابط بین آنها را تعریف می کند. توسعه یک مدل اطلاعات دامنه شامل تعریف اشیاء دامنه، مجموعه‌ای از ویژگی‌هایی است که ویژگی‌های این اشیاء را توصیف می‌کند و ایجاد روابط بین اشیا.

کل مجموعه اشیاء دامنه شی به گروه هایی از اشیاء مشابه تقسیم می شود که دارای مجموعه ای از ویژگی ها (خواص) هستند. برای تشخیص هر شی دامنه از سایر اشیاء از این نوعبه آن یک شناسه اختصاص داده می شود که به آن اجازه می دهد به طور منحصر به فرد ارجاع داده شود. این شناسه نامیده می شود کلید اصلی. هر ویژگی یا ترکیبی از چندین ویژگی شی می تواند به عنوان کلید اصلی استفاده شود. علاوه بر این، شناسه های غیر منحصر به فرد استفاده می شود، به نام کلیدهای خارجی(کلیدهای ثانویه) و مجموعه ای از اشیاء از یک نوع معین را نشان می دهد. هر مجموعه ای از این قبیل شامل اشیایی است که با آنها مطابقت دارند همان ارزشکلید خارجی.

ممکن است بین اشیاء حوزه موضوعی ارتباطاتی وجود داشته باشد که معانی معنادار متفاوتی دارند. این اتصالات می توانند اجباری یا اختیاری (اختیاری) باشند. یک رابطه اجباری SUBSTITUTE وجود دارد، برای مثال، بین 2 نوع شیء EMPLOYEE و POSITION در حوزه موضوعی "اداره منابع انسانی یک سازمان". هر کارمندی به سمتی منصوب می شود و کارمندی نمی تواند باشد که سمتی نداشته باشد. در عین حال، رابطه REPLACEMENT بین انواع شی POSITION و EMPLOYEE اختیاری است، زیرا ممکن است موقعیت های خالی وجود داشته باشد.

روابط بین انواع شی می تواند از هر بعد (آریتی) باشد. رایج ترین آنها روابط دودویی هستند که مطابقت های مختلفی را بین اشیاء از 2 نوع برقرار می کنند - "یک به یک" (1: 1)، "یک به بسیاری" (1: n)، بسیاری به بسیاری (m: n).

مجموعه ای از انواع اشیاء و انواع ارتباطات بین آنها ساختار حوزه موضوعی را مشخص می کند.

بیایید با استفاده از یک مثال به ساخت مدل اطلاعاتی یک حوزه موضوعی نگاه کنیم. بیایید آموزش عالی را به عنوان حوزه موضوعی در نظر بگیریم موسسه تحصیلی. یکی از کارهای مرتبط با سازماندهی پذیرش در دانشگاه، ثبت اطلاعات متقاضیان است. مورد علاقه اطلاعات زیر: دانشکده، تخصصی که مدارک برای آن ارسال می شود، اطلاعات شخصی (نام خانوادگی، نام، نام خانوادگی، سال تولد، خانواده، موقعیت اجتماعیو غیره)، امتحانات و نمرات آنها. متقاضی با یک شناسه منحصربه‌فرد* مشخص می‌شود، که به فرد اجازه می‌دهد تا یک متقاضی خاص را به طور منحصربه‌فرد شناسایی کند.

علاوه بر این، اتصالات زیر وجود دارد:
FACULTY®®SPECIALTIES;
FACULTY®® ID*;
SPECIALTY®® ID*;
شناسه* ® SUBJECT;
شناسه* ® نام خانوادگی متقاضی، نام، شناسه سرپرستی، سال تولد، ...؛
شناسه* ® SUBJECT، ASSESSMENT;
دانشکده ® رئیس، شماره تلفن؛
کد تخصصی ® شماره، نام تخصص.

در اینجا ® یک اتصال از نوع 1 است: n; ® - اتصال از نوع 1:1.

حال بیایید مدل اطلاعاتی آن بخش از حوزه موضوعی را که با سازماندهی پذیرش در یک دانشگاه مرتبط است (شکل 1) در نظر بگیریم، که قبلاً اشیاء "APLICANT"، "FACULTY"، "Specialty" و "SUBJECT" را شناسایی کرده ایم. و ارتباطات را رسمی کرد.

عکس. 1. مدل اطلاعات با توجه به تجزیه و تحلیل شی

اشیاء مدل اطلاعات با جداول در نمایش داده می شوند پایگاه داده رابطه ایداده ها. ستون های جدول ویژگی های اشیاء را مشخص می کنند، ردیف های جدول مربوط به اشیاء خاصی از این نوع است.

برای تعریف روابط بین اشیا در یک پایگاه داده رابطه ای، از کلیدهای اولیه و خارجی استفاده می شود. برای تعریف رابطه 1:1، کلید اصلی یک جدول نیز به عنوان کلید اصلی در جدول دوم قرار می گیرد. برای تعریف رابطه 1:n، کلید اصلی جدول اول به جدول دوم اضافه می شود، اما به عنوان یک کلید خارجی که به کلید اصلی جدول اول اشاره می کند.

بنابراین، پایگاه داده را می توان به عنوان یک مدل اطلاعاتی از حوزه موضوع در نظر گرفت، زیرا اشیاء، ویژگی های آنها و روابط بین آنها - عناصر را منعکس می کند. ساختار اطلاعاتموضوع. کامل بودن بازتاب این عناصر با نتایج مرحله مدل سازی اطلاعات تعیین می شود.